Энергизаторы

 

Буланов Ю.Б., врач

Энергизаторы – средства для повышения энергетического потенциала организма. Энергизаторов довольно много и все они действуют на организм по- разному. Прежде чем начать их рассматривать, давайте совершим маленький экскурс в нормальную физиологию.

Жизнь во всех своих проявлениях, даже самых мельчайших, связана с затратами энергии. Любое живое существо нуждается в постоянном притоке энергии извне. Поэтому, одна из основных функций любого живого организма – это способность обеспечить себя энергией за счет каких – либо внешних энергетических источников. Биоэнергетика ( словом биоэнергетика часто спекулируют мошенники, которые машут вокруг больных людей руками с растопыренными пальцами и величают себя биоэнерготерапевтами, т.к. просто не знают других наукообразных терминов ) как наука изучает обеспечение живых существ энергией. Она позволяет нам заглянуть внутрь энергетических процессов, происходящих в организме, и понять, каким образом мы можем управлять этими процессами.

Солнечный свет – первичный источник энергии для всей земной биосферы. Он усваивается зелеными растениями и некоторыми фотосинтезирующими бактериями, которые создают благодаря солнечной энергии биополимеры – углеводы, жиры и белки. Эти биополимеры уже в свою очередь могут использоваться в качестве топлива другими живыми существами – бактериями, грибами, животными. В организме человека биополимеры пищи распадаются в желудочно – кишечном тракте на жирные кислоты и глицерин, полисахариды на моносахариды. Мономеры превращаются в организме в небольшие по величине моно -, ди – и трикарбоновые кислоты, которые уже способны окисляться с выделением определенного количества энергии.

Биологическое окисление происходит в митохондриях – особых внутриклеточных образованиях, которые являются энергитическими станциями клетки. Митохондрии имеют вид шарообразных или вытянутых пузырьков размером от одного до нескольких десятков микрон. В митохондриях – то как раз и происходят окислительно – восстановительные реакции. В результате этих реакций высвобождается энергия. Самое большое количество митохондрий можно увидеть в печеночных и мышечных клетках – там, где энергия наиболее интенсивно синтезируется и потребляется. В клетках печени, например, митохондрии могут занимать до 22% всего объема, и в каждой клетке их можно насчитать больше тысячи. Суть окислительно – восстановительных реакций, протекающих в митохондриях с выходом энергии кратко можно выразить следующим образом: карбоновые кислоты окисляются кислородом воздуха до углерода с водородом, отщепленным от карбоновых кислот.

Окисление водорода кислородом – это реакция гремучего газа: О2+2Н2О. В лабораторных условиях она сопровождается взрывом. Если бы такая реакция происходила в живой клетке одномоментно, клетка погибла бы в результате выделения слишком большого количества энергии. Она бы попросту сгорела. Мудрая природа сделала процесс выделения энергии в клетке поэтапным. Высвобождающаяся в процессе биологического окисления энергия откладывается впрок и особым образом консервируется.

Если рассмотреть отдельно взятую митохондрию под электронным микроскопом, то можно увидеть две полупроницаемые оболочки, две мембраны: наружнюю и внутреннюю. Наружная мембрана гладкая, а вот внутренняя образует большое количество складок – крист. Эти кристы служат для увеличения поверхности мембраны, ведь именно в ней идет непосредственное образование энергии. Пространство между двумя мембранами митохондрии заполнено студнеобразной жидкостью. Окисление глюкозы и карбоновых кислот происходит в наружной мембране митохондрий. Если возникает необходимость в малых количествах энергии или при небольших или умеренных нагрузках, то выработка энергии идет бескислородным путем. Одна молекула глюкозы расщепляется на 2 молекулы молочной кислоты. При этом выделяется энергия, которая аккумулируется в виде 2 – х молекул АТФ. АТФ – это универсальное топливо всех живых клеток. Аккумуляция энергии в виде АТФ просто необходима, т.к. энергия выделяется в одно время, а используется в другое, вырабатывается в одном месте, а потребляется в другом. АТФ как аккумулятор энергии позволяет организму использовать полученную энергию в различных органах и в любое время, вне зависимости от создавшейся ситуации. При больших и сверхмаксимальных нагрузках выработка энергии осуществляется уже с помощью кислорода. Глюкоза распадается на более простые чем молочная кислота части и вступает в наружной мембране в цикл Кребса. Цикл Кребса – это целая цепь химических реакций. В этих реакциях водород постепенно, маленькими порциями отщепляется от одного окисляемого вещества и передается другому, от другого третьему и т.д., до тех пор пока не соединится с кислородом воздуха с образованием воды. Энергия при этом высвобождается тоже не сразу, а постепенно, частями, аккумулируясь в виде АТФ. При кислородном окислении одной молекулы глюкозы образуются уже не 2, а целых 38 молекул АТФ.

Как образуется АТФ? При переносе атомов водорода (и соответствующих ему электронов) от одного вещества к другому образуется перепад ионов водорода. В результате такого перепада концентраций электронов наружная мембрана митохондрий заряжается положительно, а внутренняя – отрицательно. Образуется энергетический мембранный потенциал. Энергия возникшей разницы потенциалов и затрачивается на синтез АТФ.

Если окисление происходит во внешней мембране митохондрий, то АТФ синтезируется во внутренней. Митохондрия – одно из самых поразительных изобретений природы. Если вдуматься, то митохондрии есть ни что иное как живые молекулярные электростанции! Внутренняя мембрана митохондрий содержит так называемые дыхательные ферменты. Одни дыхательные ферменты присоединяют и отсоединяют атом водорода, передавая его с вещества на вещество. Другие отвечают за передачу электронов. В результате работы дыхательных ферментов и происходит генерация электрического мембранного потенциала, который запускает синтез АТФ. В процессе совершения химической, осмотической и механической работы, как оказалось, расходуется не только энергия, запасенная в виде АТФ. Все виды работ могут совершаться и непосредственно за счет использования электрического мембранного потенциала без участия АТФ. Такой электрический потенциал между двумя мемебранами митохондрий наряду с АТФ есть конвертируемая форма энергии в живой клетке. АТФ растворима в воде и хорошо подходит для использования в водной среде. Мембранный потенциал используется для совершения работы внутри липидных клеточных мембран, которые обладают водоотталкивающими свойствами.

Совокупность окислительно – восстановительных реакций, протекающих в клетке с использованием кислорода и называется дыханием. Дыхание – это длинная цепь окислительно – восстановительных реакций, где водород, а так же электроны переносятся с окисляемых веществ на кислород воздуха. Путь прохождения водорода и электронов с окисляющего вещества на кислород является довольно длинным. Такой длинный путь имеет большое физиологическое значение, т.к. позволяет постепенно использовать энергию, освобождающуюся в результате переноса водорода и электронов от одних веществ к другим.

Кислород – самый эффективный конечный присоединитель электронов. Самым эффективным он является потому, что позволяет добиться наибольшнго выхода энергии по сравнению с другими веществами, способными присоединять электроны.

Основное количество энергии все ткани и огрганы получают за счет кислородного окисления веществ. Бескислородное окисление в обычных условиях является второстепенным, как менее эффективное в энергетическом отношении. Кислородное и бескислородное окисление в нормальных тканях сосуществуют, дополняя друг друга. Энергетически малоэффективное бескислородное окисление является в организме тем резервным механизмом, который может очень сильно активизироваться в экстремальных условиях. Бескислородное окисление может стать тем спасательным кругом, который позволяет клеткам выжить даже в условиях тяжелого, чрезмерно выраженного кислородного голодания.

Классическим примером здесь может послужить работа скелетной мышцы. При очень большой нагрузке ( интенсивный бег, тяжелое базовое упражнение и т.д.) мышца становится в экстремальные условия. Возникает опасный для мышечных клеток энергетический дефицит. Тут же срабатывает защитный механизм: интенсивность бескислородного окисления, например, в поперечно – полосатой мышце возрастает 100 – 1000 раз по сравнению со спокойным состоянием. Чем выше уровень тренированности, тем большая интенсивность бескислородного окисления может быть достигнута при больших нагрузках.

В спортивной литературе мы постоянно встречаем утверждения о том, что мышечная работа осуществляется за счет бескислородного окисления. Такие утверждения требуют уточнения. Прежде всего: какая мышечная работа? Те мышцы, которые сформировались у человека в процессе эволюции, не предназначены для совершения больших усилий. Они невелики по объему и осуществляют свою работу в основном за счет кислородного окисления поставщиков энергии. Силовые тренировки ставят мышцы в неестественные для них условия. Это и заставляет мышцу включать аварийное бескислородное окисление. Бескислородное окисление, хотя и является малоэффективным в энергетическом отношении процессом, совершенно необходимо организму для быстрого реагирования на бескислородные условия и экстремальные нагрузки. Ведь при экстремальных нагрузках организм переходит на бескислородный путь окисления только лишь потому, что кислородные транспортные системы просто не успевают, да и не могут доставить к работающему органу адекватное количество кислорода.

Некоторые органы, однако, интенсивно используют бескислородное окисление даже в нормальных условиях, без повышенной нагрузки. Конечные продукты такого окисления используются в пластическом обмене миокарда. Сердечная мышца способна поглощать и утилизировать даже молочную кислоту, В отличии от скелетных мышц, которые выделяют молочную кислоту в качестве коночного продукта обмена. Сердце имеет большой выбор в источниках энергии и это дает большое преимущество. Такое преимущество сердцу просто необходимо, т.к. слишком многое зависит от работы этой сомой трудолюбивой мышцы нашего организма.

Мышечный рост как таковой в первую очередь зависит от объема тренировочных нагрузок. Все остальные факторы второстепенны. Что лимитирует работоспособность мышц? Их энергетическое обеспечение. Еще из курса школьной физиологии мы помним, что самыми слабыми являются те системы, которые наиболее молоды в эволюционном плане. Так, например, самая уязвимая часть человеческого организма – кора головного мозга. При прекращении дыхания она погибает уже через 6 минут, т.к. это самое молодое в эволюционном плане образование. Дыхательный центр может обойтись без кислорода как минимум 20 минут. Это более древнее образование. Внутренние органы могут жить без кислорода до нескольких часов. Костные клетки до нескольких суток и т.д. На уровне клетки самыми молодыми в эволюционном плане образованиями являются митохондрии – молекулярные электростанции, обеспечивающие клетку энергией. В экстремальных условиях они выходят из строя в первую очередь. Поэтому, работа митохондрий – энергетическая составляющая клетки является самой уязвимой. Энергезировать клетку, усилить работу митохондрий и их потенциал – это самая главная задача в обеспечении мышечного роста и в обеспечении нормальной мышечной работоспособности. Вообще биоэнергетика – ключевое звено любого физиологического процесса. Точно так же, нарушение биоэнергетики – основное звено любого патологического процесса.

Итак, нам теперь уже стало ясно, что основное звено, основное условие мышечного роста – энергетическое обеспечение. Процесс, который способен очень быстро, оперативно реагировать на изменение условий окружающей среды. Он обеспечивает энергией приспособление клетки к новым условиям, ее функциональную и структурную перестройку. Любой поврежденный агент, высокая или низкая температура, токсическое вещество, радиация, электромагнитные волны и т.д. в первую очередь выводят из строя легкоранимые мембраны митохондрий. Любое вещество, способное сделать митохондрии более сильными и более стойкими, автоматически повышает устойчивость клеток ( и всего организма) к экстремальным факторам.

Не вся энергия, высвобождаемая в результате окислительно – восстановительных реакций в митохондриях запасается в виде АТФ. Часть энергии рассеивается в виде тепла в окружающее пространство. С одной стороны, это можно представить себе как потерю части энергии, с другой стороны -–образование определенного количества тепла необходимого для поддержания стабильной температуры тела. Ведь только при такой температуре и могут протекать окислительно – восстановительные процессы в организме. Ученые – биоэнергетики во время исследований работы митохондрий установили, что очень многие вещества способны повышать проницаемость мембран митохондрий для ионов водорода и электронов, уменьшая разность потенциалов между наружной и внутренней мембраной. Уменьшение разницы потенциалов приводит к тому, что намного меньше энергии запасается в виде АТФ, и намного больше ее рассеивается в виде тепла. Происходит как бы разделение окисления и образования АТФ, ведь эти два процесса протекают в разных частях митохондрии. На языке биохимиков такой процесс разделения называют разобщением окисления и фосфорицирования. Это с одной стороны, уменьшает количество синтезированной АТФ, с другой стороны приводит к увеличению выработки тепла. 

Термогеники

Вещества, разобщающие окисление и фосфорицирование называются разобщителями этого процесса. Американские ученые называют их термогеники за их способность повышать температуру тела. Термогеники помимо повышения температуры тела вызывают некоторый энергетический дефицит (ведь количество синтезированной АТФ уменьшается). Из – за этого энергетического дефицита организм начинает усиленно сжигать жировую ткань. Ведь жирные кислоты при сжигании дают наибольший выход энергии. Жиросжигающее действие термогеников используется в спорте для сжигания излишков подкожной жировой клетчатки. Классическим термогеником является 2,4 - динитрофинал. Он разобщает окисление и деформирование, повышает температуру тела, сжигает жировую ткань. В сша 2,4 – динитрофенол одно время очень широко использовался как в спортивной практике, так и для лечения ожирения.